一种智能限速切断阀的制作方法

本发明涉及一种应用于工程机械、液压电梯以及液压升降平台等场合的限速切断阀，属于液压技术领域。

背景技术：

液压传动由于其功率重量比大，易于实现无级调速和精确控制，运动平稳，在物流、交通、海洋、建筑施工等领域应用非常广泛。在实际应用过程中，需实现竖直负载升降的场合非常常见，如挖掘机、起重机、液压电梯、海洋平台等。在这些场合，为防止由管路破裂、接头松脱等情况导致负载超速下坠的现象，必须安装限速切断阀。当限速切断阀检测通过其流量超过一定值时，将自动切断油路以实现竖直负载安全制动。然而，现有限速切断阀均采用机械-液压反馈原理，当限速切断阀切断油路时，负载往往还具有较大运动速度，从而引发负载剧烈震荡，并造成液压系统冲击和噪声的产生。

技术实现要素：

为避免现有机液式限速切断阀动作时引发的负载剧烈震荡和冲击现象，本发明提出一种能自动检测流量和速度，当识别负载超速下降时使负载柔和制动的智能电液式限速切断阀。

为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：

一种智能限速切断阀，主要包括液压阀体1、液压阀体2、复位弹簧3、比例电磁铁4，阀前压力传感器5，阀后压力传感器6和限速切断控制器7，其中阀芯可以是锥阀、球阀或滑阀等形式，并由模拟或数字信号控制比例电磁铁输出力大小，从而控制阀口开度大小。阀前压力传感器5安装在靠近执行器和负载的一侧，阀后压力传感器6安装在靠近泵源的一侧。限速切断控制器7用于接收阀前和阀后压力传感器信号，并发出指令信号对比例电磁铁4的推力进行调节，进而对阀口开度进行调节。

进一步地，通过阀前压力传感器5和阀后压力传感器6检测的压力信号和控制器和比例电磁铁指令信号来计算通过阀口的流量，计算的表达式如下：

其中：qx为通过限速切断阀的计算流量，cd为流量系数，一般取0.61～0.63，uv为控制器指令信号，a(uv)为指令信号为uv下的阀口过流面积，p1为阀前压力传感器检测得到的阀前压力，p2为阀后压力传感器检测得到的阀后压力，ρ为液压介质的密度。由于某指令信号下的阀口过流面积a(uv)可以通过事先实验或厂家样本查询得到，因此根据检测得到的压力信号p1、p2以及指令信号uv来计算通过限速切断阀的流量。

进一步地，当系统正常运行时，即限速切断控制器7计算限速切断阀的流量qx小于或等于设定值时，控制器发出指令信号保持限速切断阀阀口打开至最大值的状态，以降低阀口流量损失。

进一步地，当竖直负载因意外超速下降，即限速切断控制器7计算限速切断阀的流量qx超过设定值qm时，随即触发限速切断阀阀芯动作，阀芯动作分为两个阶段：第一阶段为压力控制，即此时的控制目标为检测阀前压力，并控制阀前压力为一设定值，该设定值保证竖直负载能以某合适的加速度均匀减速，一方面能迅速制动，一方面负载加速度避免过大，从而减小压力冲击或噪声；第二阶段为流量控制，当限速切断阀的流量qx等于某较小值qa时，限速切断控制器7目标转变为监测计算流量值qx并将其控制于目标值qa，与此同时限速切断控制器7实时检测阀前压力p1。当p1和qx波动均小于设定范围时，认定执行器以较小速度匀速下降，此时限速切断控制器7输出信号使阀关闭，从而完全切断油路。

进一步地，为保证智能限速切断阀的超速保护功能，其安装位置应尽量靠近负载或执行器，一般可直接安装在油缸或马达执行器上。

采用本方案，可得到如下有益的技术效果：当液压竖直负载遭遇管道破裂等意外事故而迅速下坠时，采用本发明可有效关断油路以阻止负载超速下降，与此同时获得较快速、平稳的制动性能。

附图说明：

图1为依据本发明的智能限速切断阀原理图，其中，1、液压阀体，2、液压阀芯，3、比例电磁铁，4、复位弹簧，5、阀前压力传感器，6、阀后压力传感器，7、限速切断控制器。

图2是针对实施例的用于液压电梯领域的系统原理图，其中，1、液压阀体，2、液压阀芯，3、比例电磁铁，4、复位弹簧，5、阀前压力传感器，6、阀后压力传感器，7、限速切断控制器，8、液压泵，9、电机，10、吸油过滤器，11、回油过滤器，12、柱塞缸，13、电梯。

具体实施方式：

以图2的典型液压电梯系统进行实例说明。在实际应用过程中，把本发明所涉及的智能限速切断阀安装在柱塞缸12上，智能限速切断阀包括：1、1、液压阀体，2、液压阀芯，3、比例电磁铁，4、复位弹簧，5、阀前压力传感器，6、阀后压力传感器，7、限速切断控制器。

当电梯因意外超速下降时，即限速切断控制器7计算限速切断阀的流量qx超过设定值qm时，随即触发限速切断阀阀芯动作，阀芯动作分为两个阶段：第一阶段为压力控制，即此时的控制目标为检测阀前压力，并控制阀前压力为一设定值，该设定值保证电梯能以某合适的加速度均匀减速，一方面能迅速制动，一方面负载加速度避免过大，从而减小压力冲击或噪声；第二阶段为流量控制，当限速切断阀的流量qx等于某较小值qa时，限速切断控制器7目标转变为监测计算流量值qx并将其控制于目标值qa，与此同时控制器实时检测阀前压力p1。当p1和qx波动均小于设定范围时，认定执行器以较小速度匀速下降，此时限速切断控制器7输出信号使阀关闭，从而完全切断油路，电梯平稳停止。

采用本发明的优点是，电梯在发生超速下坠后能迅速、平稳制动，降低制动过程中产生压力冲击、振动和噪声，从而提高乘坐人员的舒适性和安全性。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

技术特征：

技术总结
本发明涉及一种智能限速切断阀，主要包括液压阀芯、阀体、复位弹簧、比例电磁铁、阀前压力传感器、阀后压力传感器和限速切断控制器等部分，该阀利用阀前压力、阀后压力和比例电磁铁控制信号来计算测量阀口流量，当流量超过设定值时，限速切断控制器先后通过压力控制和流量控制两种控制模式来迅速、平稳关闭阀口并切断油路。本发明可应用于工程机械、液压电梯以及液压升降平台等场合，防止竖直负载因管道破裂导致超速下坠等意外事故。

技术研发人员：程敏;韩泽南
受保护的技术使用者：重庆大学
技术研发日：2018.09.30
技术公布日：2019.01.04